[发明专利]一种生物基全氟聚醚油及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于可再生能源利用领域，特别涉及一种生物基全氟聚醚油及其制备方法。

背景技术

全氟聚醚是一种常温下为液体的合成聚合物，主链是由—CF₂—O—CF₂—这样的醚链构成，与—CF₂CF₂CF₂—的全氟烯烃链不同，它具有可挠曲性，玻璃化温度低，共液体温度范围(凝固点到沸点)极宽。另一方面由于氟元素具有较强吸电子效应而使聚合物不显醚的性能，所以具有很好的耐热性，化学稳定性、氧化安定性和完全不燃性。作为太空机械元器件的润滑剂已有几十年的历史。现在人们对其物理、化学性质和摩擦学特性已有所认识。一般来说，分子量较大的全氟聚醚具有低挥发性、较宽的液体温度范围及优异的粘枯度—温度特性。

目前，世界上主要的全氟聚醚由四家公司生产，美国的杜邦、意大利的Montedison、日本的Daikin和NOK。已商业化的全氟聚醚有四种：

全氟烃基聚醚-K（—CF₃CF₂CF₂O—[CF(CF₃)CF₂—O]n—CF₂CF₃），

全氟烃基聚醚-Y（—CF₃O—[CF(CF₃)CF₂—O]y—[CF₂—O]m—CF₃），

全氟烃基聚醚-Z（—CF₃O—[CF₂CF₂—O]z—[CF₂—O]p—CF₃），

全氟烃基聚醚-D（—CF₃CF₂CF₂—O—[CF₂CF₂CF₂—O]q—CF₂CF₃）。

生产原料都采用化石基产品，如乙烯、环氧丙烷、丁烯等。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种生物基全氟聚醚油及其制备方法，它是以木质纤维类生物质为原料生产的四氢呋喃基直链全氟聚醚和甲基四氢呋喃基支链全氟聚醚，该产品具有高度稳定和耐磨蚀特性，能在恶劣环境下可靠地承担长时间的润滑任务。

本发明所用的原料为木质纤维植物，包括如农林剩余物：树枝、树根，秸秆、玉米芯等；灌木林平茬物：柠条、沙柳等。

本发明的目的是通过以下配方及方法而实现：

本发明的生物基全氟聚醚油是以木质纤维类生物质为原料，经水解、氢化、脱羰工艺生产四氢呋喃和甲基四氢呋喃；以四氢呋喃和2-甲基四氢呋喃为原料，经电解氟化和自聚合成的四氢呋喃基直链全氟聚醚和2-甲基四氢呋喃基支链全氟聚醚两种基础油中的一种，其分子结构式为：

四氢呋喃基直链全氟聚醚：

2-甲基四氢呋喃基支链全氟聚醚：

本发明的生物基全氟聚醚油中的两种基础油的合成方法：

1、四氢呋喃基直链全氟聚醚基础油

本发明中四氢呋喃的合成：糠醛在Pd负载催化剂上，在常压，220～280℃的条件下，脱除羰基，生成呋喃，呋喃在Ni催化剂上，在2-6MPa、120～150℃的条件下，催化加氢合成四氢呋喃；

本发明中四氢呋喃基直链全氟聚醚的合成：四氢呋喃溶解在无水氟化氢溶液中，电解时在阳极上生成原子状的活泼氟元素，于是和在阳极上吸附的四氢呋喃进行氟化反应，生成八氟呋喃，阴极上产生氢气，电解氟化条件为：电解温度0-8℃，加入四氢呋喃10wt%，电解电压5-7V，阳极电流密度为1-15mA/cm²；八氟呋喃在路易斯酸（AlCl₃）催化剂上，催化剂用量为八氟呋喃的5wt%，120～160℃条件下，聚合生成四氢呋喃基直链全氟聚醚，分子量控制在4000-6000之间；

2、2-甲基四氢呋喃基支链全氟聚醚基础油

本发明中2-甲基四氢呋喃的合成：糠醛在Cu-Cr催化剂上，220～250℃的条件下，加氢生成2-甲基呋喃，2-甲基呋喃在Ni催化剂上，120～150℃、2～4MPa的条件下，催化加氢合成2-甲基四氢呋喃；